銑刀技術的發展

為適應汽車工業需要，工具製造廠商也推出了銑削鑄鐵及其它材料銑刀刀片系列。這些刀具、刀片使得加工效率零件表面品質都得到大幅度提高。

一、Valenite公司為適應汽車工業需求開發QC銑削刀片

早期汽車生產線上，每個工位要固定節拍時間內完成一個工序加工。然後，工件被傳送到下一工位，這種傳送只能等最慢工序加工完成才能進行，這時每道工序切削速度、進給量、走刀次數都固定不變，某一道工序需要換刀就要整條生產線都要停下來，因此刀具壽命對生產效率影響非常突出。Valenite公司產品發展部經理Reiterman提出：刀具壽命為半個班、一個半班都不好，刀具壽命能穩定地達到一個班，使換刀下班之後進行最起碼要求。下一個目標才增加刀具壽命到2、3或4個班。

選用高硬度、高強度刀具材料，再附以適當塗層，延長刀具壽命首要措施。但，Reiterman認為，改進刀具幾何形狀，也增加刀具壽命重要手段，特別銑削鑄鐵時。他指出，汽車工業，加工一系列合金鑄鐵，包括灰鑄鐵、球墨鑄鐵高密度球墨鑄鐵。這些鑄鐵都有不同加工特性，其灰鑄鐵含有網狀硬組織，表現為脆性，加工時，刀具易產生崩刃；球墨鑄鐵高密度球墨鑄鐵有一定塑性，可產生鐵屑，但刀具切出時，工件也會產生“翻邊”，導致刀尖損壞。Reiterman還指出，同樣工件鑄造過程不同，其加工性能也不同。例如，薄斷面、快速冷卻會使鑄件產生特硬、難加工表面。另外，加工性能也可能因鑄造批次不同配料批次不同而有所不同。

Valenite公司新開發用於加工鑄鐵QC銑刀刀片，它有四個切削刃，刀刃帶有正前角，主切削刃與副切削刃間有幾種刀尖圓弧可供選擇，副切削刃處專門設計了修光刃。

當精銑或淺切深銑削時，刀尖圓弧大小至關重要。這種情況下，刀尖圓弧半徑應比切削深度大些，這樣就產生了一個刀尖圓弧與工件間主偏角，它對加工鑄鐵時避免刀尖崩刃起到很好作用。鋒利刀刃對於加工鑄鐵時振動很敏感，極易產生崩刃。因此，刀尖圓弧主偏角處刃口要珩磨修圓。另一方面，修光刃作用為了去除進給刀痕“波峰”，珩磨降低了修光刃切削能力--使它變得不鋒利了，會使加工表面有擠光跡象。QC刀片前角正值，可以有效地降低切削力，利於排屑。可以根據工件材料特性，方便地訂制最適宜銑刀刀體，達到減小切削力、減少熱量堆積、延長刀具壽命目。不同鑄鐵銑削過程，使用QC刀片，可以增加刀具壽命。

二、銑刀幾何角度改進

根據NPP公司經驗，機床功率不足時，正確地選擇刀具幾何角度，也能擴大低功率機床生產能力。比如，按傳統，加工鑄鐵銑刀帶有負軸向徑向前角（雙負角銑刀），這種負幾何角度使刀刃比較牢固。相反，正負角銑刀（軸向正前角、徑向負前角）切削平穩，也降低了機床功率要求，更便於採用先進刀具材料。

根據刀片牌號用途，銑刀刀片刃口可以鋒利，也可以磨出0.013mm∼0.076mm倒棱。對於Kyon3500陶瓷刀片磨出一個20°倒棱，倒棱寬度為0.2mm，以防刀刃高速下被切屑打壞。

Kennametal公司Fix-Perfect系統一個不同正負角組合產品系列。其特點于：由於刀片採用立裝型式，刀刃下部有較強實體支承，增加了刀刃強度。負軸向前角使切削力向著主軸，銑刀工作穩定。而且，負軸向前角能使最早切入工件“衝擊點”離開刀尖，對刀尖起保護作用。

Fix-perfect銑刀帶有刮光刀片，可用於粗銑精銑。表面粗糙度可達32（輪廓均方根偏差值），這樣可減少一次精銑加工，也減少了迴圈時間。
 

三、Iscar公司開發用於汽車工業Auto2000銑刀

汽車生產從使用古老剛性生產線到目前先進柔性製造系統，完成了數位化轉變。而對於汽車本身，則出現了能源多元化發展趨勢。這一變化直接影響到汽車結構汽車零件材料選用。因此，汽車製造業正尋求既能方便使用又能適應多種金屬材料刀具。為此，Iscar公司發展了一個新汽車工業專用銑刀系列，該銑刀系列稱之為Auto2000銑削系統。其特點，定位刀片軸向高度刀片座環精磨過，這樣可大量節省刀具調整重調時間。刀具可用於精銑、半精銑灰鑄鐵、可鍛鑄鐵汽車業常用球墨鑄鐵。採用最大切削深度為5mm。刀片為八角形漢陽科技版權所有，每個刀片有16條切削刃，軸向有正前角卷屑槽，減小了切削力。另外，刀尖後部帶有修光刃，可提高工件表面品質。

四、銑削用陶瓷刀片使用效果

模組式生產線或柔性加工單元（FMC）上，借助數控技術調整切削參數很容易，這樣更有利於充分發揮先進刀具全部潛能。Kennametal公司銑刀部經理Marshall說，對於銑削灰鑄鐵，要獲得最高生產率，氮化矽最佳選擇。即使760∼1370m/min切削速度下使用，其進給速度刀具壽命仍可與硬質合金相比。

全國精密產品公司（NPP）試用Kennametal公司氮化矽Kyon3500製成Fx-perfect刀片後，認為與硬質合金刀具比較，進給量提高了3∼4倍後，刀具壽命仍有所提高。比如，用φ25.4mm整體硬質合金立銑刀，一次重磨可加工300件，用φ76mm裝有Kyon3500Fix-perfect刀片面銑刀時，加工超過2000件/刃或16000件/片。

據NPP公司介紹，球墨鑄鐵比灰鑄鐵難加工，需要對切削速度進行調整。每齒金屬切除率與加工灰鑄鐵相同情況下，加工球墨鑄鐵，其切削速度為v=730m/min，加工灰鑄鐵，切削速度為v=914∼1219m/min。氮化矽Kyon3500刀具材料性能優越，雖然其價格比硬質合金貴，但生產率提高帶來效益遠勝於刀具費用增長。關鍵機床功率剛性要足夠。雖然陶瓷用於銑削可達到很高切削速度，刀具壽命也很長，但如果切深達到3.8mm，機床功率就達到20馬力也帶不動。因此只能降低一點切削速度，這樣做並沒有充分發揮出陶瓷優越性能。

五、刀具要適應汽車各類零件材料變化

由於鑄鐵堅硬性很高抗壓強度，並且能鑄成很複雜形狀，所以一直用於製造汽車發動機箱體其它零件。後來CAFE（Corporate-average-fuel-efficiency）等推動下，開始輕型運載工具上減少重合金用量。1980年，按照美國鑄造協會規定，家用汽車控制600磅鑄鐵，到1999年，其平均值降了近一半，達到325磅，預計2006年降到230磅。另一方面，制鋁業分析預測，汽車鋁件應用5年內將上升50%，從2000年250磅/輛，到2005年將達到380/輛。

大量生產加工鋁件，需要用聚晶金剛石（PCD）刀具。加工時產生切屑PCD刀具損壞主要原因。

要保持PCD刀具切削刃完整，最好使切削負荷均勻分佈到每個銑刀刀齒上。因此，精密調整（特別軸向）延長PCD銑刀壽命重要手段。如Ingersoll銑刀Flex-Lok刀墊能允許對立裝刀片進行精密調整，然後用桶形螺釘把刀片固定。這樣，銑刀上每個刀片負荷均衡，從而可獲得最長刀具壽命。

加工鋁合金對刀具幾何角度有特殊要求，航空工業用鋁合金，因其粘性大、矽含量低，所以應採用大正前角刀具；對於汽車工業用含矽量高鑄造鋁合金，就不必用太鋒利正前角，而應以穩定、耐用為主。因此，大多數汽車製造廠商加工鋁合金，都選用較小軸向徑向正前角。

另外，現有些汽車零件採用淬硬加工，以提高生產率降低成本。如加工淬硬黑色金屬，可選用裝有CBN或陶瓷刀片的銑刀